全国高中物理竞赛历年(2009-2013年)试题与详解答案汇编
2009年26届全国中学生物理竞赛复赛试题与答案

第26届全国中学生物理竞赛复赛试卷一、填空(问答)题(每题5分,共25分)1.有人设想了一种静电场:电场的方向都垂直于纸面并指向纸里,电场强度的大小自左向右逐渐增大,如图所示。
这种分布的静电场是否可能存在?试述理由。
2.海尔-波普彗星轨道是长轴非常大的椭圆,近日点到太阳中心的距离为0.914天文单位(1天文单位等于地日间的平均距离),则其近日点速率的上限与地球公转(轨道可视为圆周)速率之比约为(保留2位有效数字) 。
3.用测电笔接触市电相线,即使赤脚站在地上也不会触电,原因是 ;另一方面,即使穿绝缘性能良好的电工鞋操作,测电笔仍会发亮,原因是 。
4.在图示的复杂网络中,所有电源的电动势均为E 0,所有电阻器的电阻值均为R 0,所有电容器的电容均为C 0,则图示电容器A 极板上的电荷量为 。
5.如图,给静止在水平粗糙地面上的木块一初速度,使之开始运动。
一学生利用角动量定理来考察此木块以后的运动过程:“把参考点设于如图所示的地面上一点O ,此时摩擦力f 的力矩为0,从而地面木块的角动量将守恒,这样木块将不减速而作匀速运动。
”请指出上述推理的错误,并给出正确的解释: 。
二、(20分)图示正方形轻质刚性水平桌面由四条完全相同的轻质细桌腿1、2、3、4支撑于桌角A 、B 、C 、D 处,桌腿竖直立在水平粗糙刚性地面上。
已知桌腿受力后将产生弹性微小形变。
现于桌面中心点O 至角A 的连线OA 上某点P 施加一竖直向下的力F ,令c OAOP,求桌面对桌腿1的压力F 1。
三、(15分)1.一质量为m 的小球与一劲度系数为k 的弹簧相连组成一体系,置于光滑水平桌面上,弹簧的另一端与固定墙面相连,小球做一维自由振动。
试问在一沿此弹簧长度方向以速度u 作匀速运动的参考系里观察,此体系的机械能是否守恒,并说明理由。
A。
2.若不考虑太阳和其他星体的作用,则地球-月球系统可看成孤立系统。
若把地球和月球都看作是质量均匀分布的球体,它们的质量分别为M 和m ,月心-地心间的距离为R ,万有引力恒量为G 。
历届全国中学生物理竞赛预赛试题(含答案)

目录第二十届全国中学生物理竞赛预赛试卷2003年9月 (1)第二十届全国中学生物理竞赛预赛题参考答案、评分标准 (6)第21届全国中学生物理竞赛复赛题试卷 (14)第22届全国中学生物理竞赛复赛题 (25)第24届全国中学生物理竞赛复赛试卷 (45)第24届全国中学生物理竞赛复赛试题参考解答 (70)第24届全国中学生物理竞赛预赛试卷2007.9.2 (90)第25届全国中学生物理竞赛预赛题试卷 (104)第26届全国中学生物理竞赛复赛试卷 (113)第27 届全国中学生物理竞赛复赛试卷 (123)第二十届全国中学生物理竞赛预赛试卷2003年9月一、(20分)两个薄透镜L1和L2共轴放置,如图所示.已知L1的焦距f1=f , L2的焦距f2=—f,两透镜间距离也是f.小物体位于物面P上,物距u1=3f.(1)小物体经这两个透镜所成的像在L2的__________边,到L2的距离为_________,是__________倍(虚或实)、____________像(正或倒),放大率为_________________。
(2)现在把两透镜位置调换,若还要给定的原物体在原像处成像,两透镜作为整体应沿光轴向____________边移动距离_______________.这个新的像是____________像(虚或实)、______________像(正或倒)放大率为________________。
二、(20分)一个氢放电管发光,在其光谱中测得一条谱线的波长为4.86×10-7m.试计算这是氢原子中电子从哪一个能级向哪一个能级(用量子数n表示)跃迁时发出的?已知氢原子基态(n=1)的能量为E l=一13.6eV=-2.18×10-18J,普朗克常量为h=6.63×10-34J·s。
三、(20分)在野外施工中,需要使质量m=4.20 kg的铝合金构件升温。
除了保温瓶中尚存有温度t =90.0℃的1.200 kg的热水外,无其他热源.试提出一个操作方案,能利用这些热水使构件从温度t0=10℃升温到66.0℃以上(含66.0℃),并通过计算验证你的方案.已知铝合金的比热容c=0.880×l03J·(Kg·℃)-1,水的比热容c0 =4.20×103J·(Kg·℃)-1,不计向周围环境散失的热量。
高中物理竞赛试题及答案

高中物理竞赛试题及答案一、选择题(每题5分,共40分)1. 一个物体从静止开始,以加速度a=2m/s²做匀加速直线运动,经过时间t=3s,其位移s是多少?A. 9mB. 12mC. 18mD. 24m2. 一个质量为m的物体在水平面上受到一个恒定的拉力F,摩擦系数为μ,求物体的加速度a。
A. F/mB. (F-μmg)/mC. μgD. F/(2m)3. 一个电子在电场中受到的电场力F=qE,其中q是电子的电荷量,E 是电场强度。
如果电子的初速度为v₀,那么电子在电场中做匀速直线运动的条件是什么?A. qE = mv₀²/2B. qE = mv₀C. qE = 0D. qE = mv₀²4. 一个质量为m的物体从高度h自由落下,忽略空气阻力,经过时间t时的速度v是多少?A. v = gtB. v = √(2gh)C. v = √(gh)D. v = 2gh5. 两个相同的弹簧,将它们串联起来,挂在天花板上,然后在下方挂一个质量为m的物体,求弹簧的伸长量。
A. mg/2kB. mg/kC. 2mg/kD. mg/k - m6. 一个质量为m的物体在光滑的水平面上,受到一个恒定的水平力F,求物体经过时间t后的速度v。
A. v = F/mB. v = F*t/mC. v = √(2Ft)D. v = √(Ft/m)7. 一个物体在水平面上以初速度v₀开始做匀减速直线运动,加速度大小为a,求物体在时间t内通过的位移s。
A. v₀t - 1/2at²B. v₀²/2aC. v₀t + 1/2at²D. v₀²/2a - 1/2at²8. 一个质量为m的物体在竖直方向上做自由落体运动,经过时间t时,其动能Ek是多少?A. 1/2mv₀²B. 1/2mgt²C. mg*tD. 1/2mgt二、计算题(每题15分,共60分)1. 一个质量为2kg的物体,在水平面上以10m/s²的加速度加速运动,如果物体与地面之间的摩擦系数为0.05,求作用在物体上的水平拉力F。
全国高中物理竞赛试题及答案

全国应用物理竞赛试题一、选择题(每小题2分,共20分):以下各小题给出的四个选项中只有一个是正确的,把正确选项前面的字母填在题后的括号内。
1.2009年的诺贝尔物理学奖由三人分享,其中在光纤通信技术方所做的原创性工作而被称为“光纤之父”的美籍华人是()A.钱永健 B.朱棣文 C.高锟 D.丁肇中2.晴朗无风的早晨,当飞机从空中飞过,在蔚蓝的天空中会留下一条长长的“尾巴”,如图1所示,这种现象俗称为“飞机拉烟”。
产生这一现象的原因之一是飞机在飞行过程中排出的暖湿气体遇冷所致。
在这一过程中,暖湿气体发生的物态变化是()A.熔化 B.液化 C.蒸发 D.升华3.2010年1月2日起,我国北方大部分地区遭大范围降雪天气袭击。
大雪严重影响了民航、铁路和高速工路等交通,如图2所示。
在遇到这种天气时,为了尽快清除积雪,常用的办法是撒“融雪盐”,这是因为()A.“融雪盐”与少量水发生化学反应,产生的热量使周围的冰雪熔化B.“融雪盐”产生“保暖层”,使冰雪吸收足够的“地热”而熔化C.使雪形成“含融雪盐的雪”,“含融雪盐的雪”熔点低于当地温度,使雪熔化D.“融雪盐”有利于冰雪对阳光的吸收,从而加快冰雪的熔化4.小明发现户外地面以上的冬季供热管道每隔一段距离总呈现型,如图3所示。
其主要原因是()A.为了避开行人和建筑物B.为了美观C.为了避免管道因热胀冷缩导致的损坏D.为了方便工人师傅安装和检修5.体操、投掷、攀岩等体育活动都不能缺少的“镁粉”,它的学名是碳酸镁。
体操运动员在杠前都要在手上涂擦“镁粉”,其目的是A.仅仅是为了利用“镁粉”吸汗的作用,增加手和器械表面的摩擦而防止打滑B.仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”能起到衬垫作用,相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦”C.仅仅是为了利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路,使手掌与器械的接触面积增大,将握力变得更加实在和均匀D.上述各种功能都有6.小新同学家中的墙壁上竖直悬挂着一指针式电子钟,当其因电池电能不足而停止时。
2009年第26届全国中学生高中物理竞赛复赛试题(Word版,含答案)

第26届全国中学生物理竞赛复赛试卷一、填空(问答)题(每题5分,共25分)1.有人设想了一种静电场:电场的方向都垂直于纸面并指向纸里,电场强度的大小自左向右逐渐增大,如图所示。
这种分布的静电场是否可能存在?试述理由。
2.海尔-波普彗星轨道是长轴非常大的椭圆,近日点到太阳中心的距离为0.914天文单位(1天文单位等于地日间的平均距离),则其近日点速率的上限与地球公转(轨道可视为圆周)速率之比约为(保留2位有效数字) 。
3.用测电笔接触市电相线,即使赤脚站在地上也不会触电,原因是 ;另一方面,即使穿绝缘性能良好的电工鞋操作,测电笔仍会发亮,原因是。
4.在图示的复杂络中,所有电源的电动势均为E 0,所有电阻器的电阻值均为R 0,所有电容器的电容均为C 0,则图示电容器A 极板上的电荷量为 。
5.如图,给静止在水平粗糙地面上的木块一初速度,使之开始运动。
一学生利用角动量定理来考察此木块以后的运动过程:“把参考点设于如图所示的地面上一点O ,此时摩擦力f 的力矩为0,从而地面木块的角动量将守恒,这样木块将不减速而作匀速运动。
”请指出上述推理的错误,并给出正确的解释:。
二、(20分)图示正方形轻质刚性水平桌面由四条完全相同的轻质细桌腿1、2、3、4支撑于桌角A 、B、C 、D 处,桌腿竖直立在水平粗糙刚性地面上。
已知桌腿受力后将产生弹性微小形变。
现于桌面中心点O 至角A 的连线OA 上某点P 施加一竖直向下的力F ,令c OAOP=,求桌面对桌腿1的压力F 1。
三、(15分)1.一质量为m 的小球与一劲度系数为k 的弹簧相连组成一体系,置于光滑水平桌面上,弹簧的另一端与固定墙面相连,小球做一维自由振动。
试问在一沿此弹簧长度方向以速度u 作匀速运动的参考系里观察,此体系的机械能是否守恒,并说明理由。
2.若不考虑太阳和其他星体的作用,则地球-月球系统可看成孤立系统。
若把地球和月球都看作是质量均匀分布的球体,它们的质量分别为M 和m ,月心-地心间的距离为R ,万有引力恒量为G 。
全国高中物理竞赛训练题及答案

1、有一无限大的导体网络,它是由大小相同的正六边形网眼组成,如图(1.1),所有六边形每边的电阻都为R ,求结点a 、b 之间的电阻。
解析:像这类求导体网络的等效电阻的题目,我们不可能由电阻的串并联关系求出等效电阻,只能用电流的分步法,在ab 间引入一个电压ab U ,在网络中形成总电流I ,再找出ac I ,ab I 与I 的关系,最后由R U I =确定ab R 。
由网络的对称性可知,假设有电流I 从a 点流入网络,必有13I 电流由a 流向c ,在c 点又分为两支路电流,则cb 的电流为16I 。
另一方面,假设有I 电流有b 点流出网络,必有13I 电流由c 流向b ,a 和d 分别有16I流向c 。
将两种情况叠加,则有I 电流由a 流入,从b 流出,按电流的分步法,必有 362ac I I I I =+= 方向经导线ac 由a 流向c 362ab I I I I =+= 方向经导线cb 由c 流向b 所以a 、b 两点间的等效电阻为 a b a c c bab U I R I R R R I I+===2、证明图(2.1)中的Y 形电阻网络与图(2.2)中的∆形电阻网络的等效变化关系为:图(1.1) a bcd23 12I 3I 12R 31R 23R 1I图(2.2)1I 1R 2R 3R 3I 3 2I 21图(2.1)122331123122331231122331312R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R ⎧++=⎪⎪⎪++=⎨⎪⎪++=⎪⎩ 和 311211223311223212233123313122331R R R R R R R R R R R R R R R R R R ⎧=⎪++⎪⎪=⎨++⎪⎪=⎪++⎩解析:所谓等效变换,就是指这两种网络联接方式之间,仍保持电路中其余各部分的电流和电压不变,即Y 形网络中三个端点的点位1U ,2U ,3U 及流过的电流1I 、2I 、3I 和∆形网络中的三个端相同,见图(2.1)和图(2.2).如图(2.3),设流经电阻12R 、23R 、31R 的电流分别是12I 、23I 、31I ,对图(2.1)所示的Y 形网络有1122123311311230I R I R U I R I R U I I I -=⎧⎪-=⎨⎪++=⎩ 由此可得 3211231122331122331R R I U U R R R R R R R R R R R R =-++++ 对图(2.2)所示的网络有12121231313111231U I RU I R I I I ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=-⎪⎩解得 311211231U U I R R =-所以有33121212311223311223311231R U R UU U R R R R R R R R R R R R R R -=-++++式中各对应项的系数相等 122331123R R R R R R R R ++=图(2.3)3I1I 2I12R31R23R 12I 23I31I122331312R R R R R R R R ++=同理 122331231R R R R R R R R ++=即证明了由Y 形网络变成∆形网络的等效变换关系式。
全国高中物理奥林匹克竞赛试卷及答案

全国高中物理奥林匹克竞赛试卷及答案集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#高中物理竞赛试卷.一、选择题.本题共5小题,每小题6分.在每小题给出的4 个项中,有的小题只有一项符合题意,有的小题有多项符合题意.把符合题意的选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分.1.(6分)一线膨胀系数为α的正立方体物块,当膨胀量较小时,其体膨胀系数等于A.α B.α1/3 C.α3 D.3α2.(6分)按如下原理制作一杆可直接测量液体密度的秤,称为密度秤,其外形和普通的杆秤差不多,装秤钩的地方吊着一体积为1 cm3的较重的合金块,杆上有表示液体密度数值的刻度,当秤砣放在Q点处时秤杆恰好平衡,如图所示.当合金块完全浸没在待测密度的液体中时,移动秤砣的悬挂点,直至秤杆恰好重新平衡,便可直接在杆秤上读出液体的密度,下列说法中错误的是A.密度秤的零点刻度在Q点B.秤杆上密度读数较大的刻度在较小的刻度的左边C.密度秤的刻度都在Q点的右侧D.密度秤的刻度都在Q点的左侧3.(6分)一列简谐横波在均匀的介质中沿x轴正向传播,两质点P1和p2的平衡位置在x轴上,它们相距60cm,当P1质点在平衡位置处向上运动时,P2质点处在波谷位置,若波的传播速度为24m/s,则该波的频率可能为A.50HzB.60HzC.400Hz4.(6分)电磁驱动是与炮弹发射、航空母舰上飞机弹射起飞有关的一种新型驱动方式.电磁驱动的原理如图所示,当直流电流突然加到一固定线圈上,可以将置于线圈上的环弹射出去.现在同一个固定线圈上,先后置有分别用铜、铝和硅制成的形状、大小和横截面积均相同的三种环,当电流突然接通时,它们所受到的推力分别为F1、F2和F3。
若环的重力可忽略,下列说法正确的是A. F1> F2> F3B. F2> F3> F1C. F3> F2> F1D. F1 = F2 = F35.(6分)质量为m A的A球,以某一速度沿光滑水平面向静止的B球运动,并与B球发生弹性正碰,假设B球的质量m B可选取为不同的值,则A.当m B=m A时,碰后B球的速度最大B.当m B=m A时,碰后B球的动能最大C.在保持m B>m A的条件下,m B越小,碰后B球的速度越大D.在保持m B<m A的条件下,m B越大,碰后B球的动量越大二、填空题.把答案填在题中的横线上.只要给出结果,不需写出求得结果的过程.6.(10分)用国家标准一级螺旋测微器(直标度尺最小分度为0. 5mm,丝杆螺距为,套管上分为50格刻度)测量小球直径.测微器的初读数如图(a)历示,其值为______mm,测量时如图(b)所示,其值为_______mm,测得小球直径d=____________________mm.7.(10分)为了缓解城市交通拥堵问题,杭州交通部门在禁止行人步行的十字路口增设“直行待行区”(行人可从天桥或地下过道过马路),如图所示,当其他车道的车辆右拐时,直行道上的车辆可以提前进入“直行待行区”;当直行绿灯亮起时,可从“直行待行区”直行通过十字路口.假设某十字路口限速50km/h,“直行待行区”的长度为12m,从提示进入“直行待行区”到直行绿灯亮起的时间为4s.如果某汽车司机看到上述提示时立即从停车线由静止开始匀加速直线运动,运动到“直行待行区”的前端虚线处正好直行绿灯亮起,汽车总质量为1. 5t,汽车运动中受到的阻力恒为车重的倍,则该汽车的行驶加速度为________;在这4s内汽车发动机所做的功为___________。
第26届(2009年)全国中学生高中物理竞赛预赛试题及答案

第26届全国中学生物理竞赛预赛试题及答案一、选择题.本题共5小题,每小题7分.在每小题给出的4个选项中,有的小题只有一项是正确的,有的小题有多项是正确的.把正确选项前面的英文字母写在每小题后面的方括号内.全部选对的得7分,选对但不全的得3分,选错或不答的得0分.1.图中a、b和c、d分别是两个平行板电容器的极扳,E为电池,彼此相距较远.用导线将E的正极与a、 c相连,将E的负极与b、d相连,待电容器充电后,去掉导线.这时已知a带的电荷量大于c带的电荷量,称此状态为原始状态.现设想用两根导线分别都从原始状态出发,进行以下两次连接:第一次用一根导线将a、c相连,用另一根导线将b、d相连;第二次用一根导线将a、d相连,用另一根导线将b、c相连,每次连接后都随即移去导线.下面哪种说法是正确的?A.经过第一次连接,a、b间的电压下降,c、d间的电压上升B.经过第一次连接,a、b间和c、d间的电压都不变C.经过第二次连接,a、b间的电压和c、d间的电压中有一个上升,一个下降D.经过第二次连接,a、b间的电压和c、d间的电压都下降2.两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆,串联后接在某一直流电源两端,如图所示.已知杆a的质量小于杆b的质量,杆a金属的摩尔质量小于杆b金属的摩尔质量,杆a的电阻大于杆b的电阻,假设每种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子(载流子).当电流达到稳恒时,若a、b内存在电场,则该电场可视为均匀电场.下面结论中正确的是A.两杆内的电场强度都等于零B.两杆内的电场强度都不等于零,且a内的场强大于b内的场强C.两杆内载流子定向运动的速度一定相等D.a内载流子定向运动的速度一定大于b内载流子定向运动的速度3.一根内径均匀、两端开口的细长玻璃管,竖直插在水中,管的一部分在水面上.现用手指封住管的上端,把一定量的空气密封在玻璃管中,以V0表示其体积;然后把玻璃管沿竖直方向提出水面,设此时封在玻璃管中的气体体积为V1;最后把玻璃管在竖直平面内转过90°,使玻璃管处于水平位置,设此时封在玻璃管中的气体体积为V2.则有A.V1>V0=V2B.V1>V0>V2C.V1=V2>V0D.V1>V0,V2>V04.一块足够长的白板,位于水平桌面上,处于静止状态.一石墨块(可视为质点)静止在白板上.石墨块与白板间有摩擦,滑动摩擦系数为μ.突然,使白板以恒定的速度v0做匀速直线运动,石墨块将在板上划下黑色痕迹.经过某一时间t,令白板突然停下,以后不再运动.在最后石墨块也不再运动时,白板上黑色痕迹的长度可能是(已知重力加速度为g,不计石墨与板摩擦划痕过程中损失的质量)A. B.v0t C. D.5.如图1所示,一个电容为C的理想电容器与两个阻值皆为R的电阻串联后通过电键K连接在电动势为 E的直流电源的两端,电源的内电阻忽略不计,电键K是断开的,在t=0时刻,闭合电键K,接通电路,在图2中给出了六种电压V随时间t变化的图线a、b、c、d、e、f,现从其中选出三种图线用来表示图l 所示电路上1、2、3、4四点中某两点间的电压随时间t的变化,下面四个选项中正确的是A.a、b、fB.a、e、fC.b、d、eD.c、d、e二、填空题和作图题.把答案填在题中的横线上或把图画在题中指定的地方.只要给出结果,不需写出求得结果的过程.6.(8分)传统的雷达天线依靠转动天线来搜索空中各个方向的目标,这严重影响了搜索的速度.现代的“雷达”是“相位控制阵列雷达”,它是由数以万计的只有几厘米或更小的小天线按一定的顺序排列成的天线阵,小天线发出相干的电磁波,其初相位可通过电子计算机调节,从而可改变空间干涉极强的方位,这就起了快速扫描搜索空中各个方向目标的作用.对下面的简单模型的研究,有助于了解改变相干波的初相位差对空间干涉极强方位的影响.图中a、b为相邻两个小天线,间距为d,发出波长为λ的相干电磁波.Ox轴通过a、b的中点且垂直于a、b的连线.若已知当a、b发出的电磁波在a、b处的初相位相同即相位差为O时,将在与x轴成θ角(θ很小)方向的远处形成干涉极强,现设法改变a、b发出的电磁波的初相位,使b的初相位比a的落后一个小量φ,结果,原来相干极强的方向将从θ变为θ',则θ-θ'等于____.7.(8分)He-Ne激光器产生的波长为6.33×10-7m的谱线是Ne原子从激发态能级(用E1表示)向能量较低的激发态能级(用E3表示)跃迁时发生的;波长为 3.39×10-6m 的谱线是Ne原子从能级E1向能级较低的激发态能级(用E3表示)跃迁时发生的.已知普朗克常量h与光速c的乘积hc=1.24×10-6m·eV.由此可知Ne的激发态能级E3与E2的能最差为____eV.8.(8分)一列简谐横波沿x轴负方向传播,传播速度v=200m/s.已知位于坐标原点(x=0)处的质元的振动图线如图1所示.试在图2中画出,t=4Oms,时该简谐波的波形图线(不少于一个波长).9.(8分)图示为某一圆形水池的示意图(竖直截面).AB为池中水面的直径,MN为水池底面的直径,O为圆形池底的圆心.已知ON为11.4m, AM、BN为斜坡,池中水深5.00m,水的折射率为4/3.水的透明度极好,不考虑水的吸收.图中a、b、c、d为四个发光点,天空是蓝色的,水面是平的.在池底中心处有一凹槽,一潜水员仰卧其中,他的眼睛位于O处,仰视水面的最大范围的直径为AB.(i)潜水员仰视时所看到的蓝天图象对他的眼睛所张的视角为________ .(ii)四个发光点a、b、c、d中,其发出的光能通过全反射到达潜水员眼睛的是________.三、计算题.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后结果的不能得分.有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位.10.(19分)试分析下面两个实验操作中的误差(或失误)对实验结果的影响.(i)用“插针法”测量玻璃的折射率时,要先将透明面平行的玻璃砖放置在铺平的白纸上,然后紧贴玻璃砖的两个透明面,分别画出两条直线,在实验中便以这两条直线间的距离作为透明面之间的距离.如果由于操作中的误差,使所画的两条直线间的距离大于玻璃砖两透明面间的实际距离,问这样测得的折射率与实际值相比,是偏大,偏小,还是相同?试给出简要论证(ii)在用单摆测量重力加速度g时,由于操作失误,致使摆球不在同一竖直平面内运动,而是在一个水平面内作圆周运动,如图所示.这时如果测出摆球作这种运动的周期,仍用单摆的周期公式求出重力加速度,问这样求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比,哪个大?试定量比较.11.(18分)现有以下器材:电流表一只(量程适当.内阻可忽略不计.带有按钮开关K1,按下按钮,电流表与电路接通,有电流通过电流表,电流表显出一定的读数),阻值己知为R的固定电阻一个,阻值未知的待测电阻Rx一个,直流电源一个(电动势ε和内阻r待测),单刀双掷开关K一个,接线用的导线若干.试设计一个实验电路,用它既能测量直流电源的电动势ε和内阻r,又能测量待测电阻的阻值Rx(注意:此电路接好后,在测量过程中不许再拆开,只许操作开关,读取数据).具体要求:(i)画出所设计的电路图.(ii)写出测量ε、r和Rx主要的实验步骤.(iii)导出用已知量和实验中测量出的量表示的ε、r和Rx的表达式.12.(18分)一静止的原子核A发生α衰变后变成原子核B,已知原子核A、原子核B和α粒子的质量分别为m A、m B,和mα,光速为c(不考虑质量与速度有关的相对论效应), 求衰变后原子核B和α粒子的动能.13.(18分)近代的材料生长和微加工技术,可制造出一种使电子的运动限制在半导体的一个平面内(二维)的微结构器件,且可做到电子在器件中像子弹一样飞行,不受杂质原子射散的影响.这种特点可望有新的应用价值.图l 所示为四端十字形.二维电子气半导体,当电流从l端进人时,通过控制磁场的作用,可使电流从 2, 3,或4端流出.对下面摸拟结构的研究,有助于理解电流在上述四端十字形导体中的流动.在图 2 中, a、b、c、d为四根半径都为R的圆柱体的横截面,彼此靠得很近,形成四个宽度极窄的狭缝1、2、3、4,在这些狭缝和四个圆柱所包围的空间(设为真空)存在匀强磁场,磁场方向垂直于纸面指向纸里.以B表示磁感应强度的大小.一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,在纸面内以速度v0沿与a、b都相切的方向由缝1射人磁场内,设粒子与圆柱表面只发生一次碰撞,碰撞是弹性的,碰撞时间极短,且碰撞不改变粒子的电荷量,也不受摩擦力作用.试求B为何值时,该粒子能从缝2处且沿与b、c都相切的方向射出.14.(20分)如图所示,M1N1N2M2是位于光滑水平桌面上的刚性U型金属导轨,导轨中接有阻值为R的电阻,它们的质量为m0.导轨的两条轨道间的距离为l,PQ是质量为m的金属杆,可在轨道上滑动,滑动时保持与轨道垂直,杆与轨道的接触是粗糙的,杆与导轨的电阻均不计.初始时,杆PQ于图中的虚线处,虚线的右侧为一匀强磁场区域,磁场方向垂直于桌面,磁感应强度的大小为B.现有一位于导轨平面内的与轨道平行的恒力F作用于PQ上,使之从静止开始在轨道上向右作加速运动.已知经过时间t , PQ离开虚线的距离为x,此时通过电阻的电流为I0,导轨向右移动的距离为x0(导轨的N1N2部分尚未进人磁场区域).求在此过程中电阻所消耗的能量.不考虑回路的自感.15.(20分)图中M1和M2是绝热气缸中的两个活塞,用轻质刚性细杆连结,活塞与气缸壁的接触是光滑的、不漏气的,M1是导热的,M2是绝热的,且M2的横截面积是M1的2倍.M1把一定质量的气体封闭在气缸的L1部分,M1和M2把一定质量的气体封闭在气缸的L2部分,M2的右侧为大气,大气的压强P0是恒定的. K 是加热L 2中气体用的电热丝.初始时,两个活塞和气体都处在平衡状态,分别以V10和V20表示L1和L2中气体的体积.现通过K对气体缓慢加热一段时间后停止加热,让气体重新达到平衡态,这时,活塞未被气缸壁挡住.加热后与加热前比, L1和L2中气体的压强是增大了、减小了还是未变?要求进行定量论证.16.(20分)一个质量为m1的废弃人造地球卫星在离地面h=800km高空作圆周运动,在某处和一个质量为m2=m1/9的太空碎片发生迎头正碰,碰撞时间极短,碰后二者结合成一个物体并作椭圆运动.碰撞前太空碎片作椭圆运动,椭圆轨道的半长轴为7500km,其轨道和卫星轨道在同一平面内.已知质量为m的物体绕地球作椭圆运动时,其总能量即动能与引力势能之和,式中G是引力常量,M是地球的质量,a为椭圆轨道的半长轴.设地球是半径R=6371km的质量均匀分布的球体,不计空气阻力.(i)试定量论证碰后二者结合成的物体会不会落到地球上.(ii)如果此事件是发生在北级上空(地心和北极的连线方向上),碰后二者结合成的物体与地球相碰处的纬度是多少?参考解答与评分标准一、选择题.(共35分)答案:1.BD2.B3.A4.AC5.AB评分标准:每小题7分.在每小题给出的4个选项中,有的小题只有一项是正确的,有的小题有多项是正确的.全部选对的得7分.选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分.二、填空题和作图题.共32分,每小题8分.按各小题的答案和评分标准给分.6.答案与评分标准:(8分)7.答案与评分标准: 1.59(8分)8.答案:评分标准:8分.有任何错误都给0分.9.答案与评分标准:(i)97.2°(分)(ii)c、d(两个都对得4分,只填一个且正确得2分,有填错的得0分)10.参考解答:(i)以两条实线代表在白纸上所画出的直线,以两条虚线代表玻璃砖的两个透明面,根据题意,实线间的距离大于虚线间的距离,如图所示.根据实线位置定出的折射角为γ,按实际的玻璃砖两透明面的位置即虚线定出的折射角为γ',由图知γ>γ' (l)由折射定律 sini=nsinγ (2)令入射角i 相等,当折射角偏大时,测出的折射率将偏小.(ii)以l表示摆长,θ表示摆线与竖直方向的夹角,m表示摆球的质量,F表示摆线对摆球的拉力,T表示摆球作题图所示运动的周期.有(1) Fcosθ=mg (2)由(l)、(2)式得(3)而单摆的周期公式为即使在单摆实验中,摆角很小,θ<5°,但cosθ<l,这表示对于同样的摆长l,摆球在水平面内作圆周运动的周期T小于单摆运动的周期T',所以把较小的周期通过(4)求出的重力加速度的数值将大于g 的实际值.评分标准:本题 19 分.第(i)小题9分.得到(l)式给4分,得到正确结论给5分.只有结论给0分.第(ii)小题10分.得到(3)式给5分,得到正确结论给5分.只有结论给0分.11.参考解答:(i)电路如右图所示,(ii)实验步骤:(1)将单向双掷开关K置于空位,按所设计的电路图接线.(2)按下电流表上的按钮开关K1,读下电流表的示数I1.(3)将K打向左侧与a接通,读下电流表的示数I2.(4)将K打向右侧与b接通,读下电流表的示数I3.(iii)由欧姆定律有ε=I1R+I1r (1)(2)(3)解以上三式得(4)(5)(6)评分标准:本题18分.第(i)小题9分.若所设计的电路无法根据题的要求测出所有的应测电流,都得0分. 第(ii)题3分.在电路正确的前提下,每测一个电流的步骤占1分.第(iii)题6分.(4)、(5)、(6)式各 2 分.(i)电路如右图所示.(ii)实验步骤:(1)将单向双掷开关K置于空位,按所设计的电路图接线.(2)按下电流表上的按钮开关K1,读下电流表的示数I1.(3)将K打向左侧与a接通,读下电流表的示数I2.(4)将K打向右侧与b接通,读下电流表的示数13.(iii)由欧姆定律有ε=I1(R+R x+r) (1)ε=I2(R+r) (2)ε=I3(R x+r) (3)解以上三式得(4)(5)(6)评分标准:本题18分.第(i)小题9分.若所设计的电路无法根据题的要求测出所有的应测电流,都得0分. 第(ii)题3分.在电路正确的前提下,每测一个电流的步骤占1分.第(iii)题6分.(4)、(5)、(6)式各 2 分.12.参考解答:设α粒子速度的大小为vα,原子核B速度的大小为v B,在衰变过程中动量守恒,有mαvα+m B v B=0 (1)衰变过程中能量守恒,有(2)解(l)、(2)二式得(3)(4)评分标准:本题18分.(1)式4分,(2)式8分,(3)、(4)各3分.13.参考解答:解法一在图中纸面内取Oxy坐标(如图),原点在狭缝l处,x轴过缝1和缝3.粒子从缝1进人磁场,在洛仑兹力作用下作圆周运动,圆轨道在原点与x轴相切,故其圆心必在y轴上.若以r表示此圆的半径,则圆方程为x2+(y-r)2=r2 (1)根据题的要求和对称性可知,粒子在磁场中作圆周运动时应与d的柱面相碰于缝3、4间的圆弧中点处,碰撞处的坐标为x=2R-Rsin45° (2)y=R-Rcos45° (3)由(l)、(2)、(3)式得 r=3R (4)由洛仑兹力和牛顿定律有(5)由(4)、(5)式得(6)评分标准:本题 18 分.(1)、(2)、(3)式各4分,(4)、(5)、(6)式各2分.解法二如图所示,A为a、b两圆圆心的连线与缝l的交点,F为c、d两圆圆心的连线与缝3的交点.从1缝中射人的粒子在磁场作用下与圆柱d的表面发生弹性碰撞后,反弹进人缝2,这个过程一定对连结b、d 两圆圆心的直线OP对称,故直线OP与d圆的交点C必是碰度点.由于粒子在磁场中做圆运动过A点,因此这个轨道的圆心必在过A点并垂直于AF的直线AE上;同时这个轨道经过C点,所以轨道的圆心也一定在AC的垂直平分线DE上.这样AE与DE的交点E就是轨道的圆心,AE就是轨道的半径r.过C点作AF的垂线与AF交于H点,则△AHC∽△EDA有(1)由图可知(2)(3)(4)(5)由以上各式得 r=3R (6)由洛仑兹力和牛顿定律有(7)得到(8)评分标准:本题18分.(1)式8分,(2)、(3)(4)、(5)式各1分,(6)、(7)、(8)式各1分.14.参考解答:杆PQ在磁场中运动时,受到的作用力有:外加恒力F,方向向右;磁场的安培力,其大小F B=BIl,方向向左,式中I是通过杆的感应电流,其大小与杆的速度有关;摩擦力,大小为Fμ,方向向左.根据动能定理,在所考察过程中作用于杆的合力做的功等于杆所增加的动能,即有(1)式中v为经过时间t杆速度的大小,W F为恒力F对杆做的功,W F安为安培力对杆做的功,W Fμ为摩擦力对杆做的功.恒力F对杆做的功W F=Fx (2)因安培力的大小是变化的,安培力对杆做的功用初等数学无法计算,但杆克服安培力做的功等于电阻所消耗的能量,若以E R表示电阻所消耗的能量,则有-W F安=E R (3)摩擦力Fμ是恒力,它对杆做的功W Fμ=-Fμx (4)但Fμ未知.因U型导轨在摩擦力作用下做匀加速运动,若其加速度为a,则有Fμ=m0a (5)而 a=2x0/t2 (6)由(4)、(5)、(6)三式得 (7)经过时间t杆的速度设为v,则杆和导轨构成的回路中的感应电动势ε=Blv (8)根据题意,此时回路中的感应电流(9)由(8)、(9)式得(10)由(l)、(2)、(3)、(7)、(10)各式得(11)评分标准:本题20分.(1)式3分,(2)式l分,(3)式4分,(7)式4分,(10)式5分,(11)式3分.15.参考解答:解法一用n1和n2分别表示L1和L2中气体的摩尔数,P1、P2和 V1、V2分别表示L1和L2中气体处在平衡态时的压强和体积,T表示气体的温度(因为 M1是导热的,两部分气体的温度相等),由理想气体状态方程有p1V1=n1RT (1)P2V2=n2RT (2)式中R为普适气体常量.若以两个活塞和轻杆构成的系统为研究对象,处在平衡状态时有p1S1-p2S1+p2S2-p0S2=0 (3)已知S2=2S1 (4)由(3)、(4)式得p1+p2=2p0 (5)由(l)、(2)、(5)三式得(6)若(6)式中的V1、V2是加热后L1和L2中气体的体积,则p1就是加热后L1中气体的压强.加热前L1中气体的压强则为(7)设加热后,L1中气体体积的增加量为△V1,L2中气体体积的增加量为△V2,因连结两活塞的杆是刚性的,活塞M2的横截面积是M1的2倍,故有△V1=△V2=△V (8)加热后,L1和L2中气体的体积都是增大的,即△V > 0 .[若△V< 0,即加热后,活塞是向左移动的,则大气将对封闭在气缸中的气体做功,电热丝又对气体加热,根据热力学第一定律,气体的内能增加,温度将上升,而体积是减小的,故L1和L2中气体的压强p1和p2都将增大,这违反力学平衡条件(5)式]于是有 V1=V10+△V (9)V2=V20+△V (10)由(6)、(7)、(9)、(10)四式得(11)由(11)式可知,若加热前V10=V20,则p1=p10,即加热后p1不变,由(5)式知p2亦不变;若加热前 V10<V20,则p1< p10,即加热后P1必减小,由(5)式知P2必增大;若加热前 V10>V20, 则p1>p10,即加热后p1必增大,由(5)式知p2必减小.评分标准:本题 20 分.得到(5)式得3分,得到(8)式得3分,得到(11)式得8分,最后结论得6分.解法二设加热前L1和L2中气体的压强和体积分别为p10、p20和V10、V20,以p l、p2和V1、V2分别表示加热后L1和L2中气体的压强和体积,由于M1是导热的,加热前L1和L2中气体的温度是相等的,设为T0,加热后L1和L2中气体的温度也相等,设为T.因加热前、后两个活塞和轻杆构成的系统都处在力学平衡状态,注意到S2=2S1,力学平衡条件分别为p10+p20=2p0 (1)p1+p2=2p0 (2)由(l)、(2)两式得p1-p10=-(p2-p20) (3)根据理想气体状态方程,对L1中的气体有(4)对L:中的气体有(5)由(4)、(5)两式得(6)(6)式可改写成(7)因连结两活塞的杆是刚性的,活塞M2的横截面积是M1的2倍,故有V1-V10=V2-V20 (8)把(3)、(8)式代入(7)式得(9)若V10=V20,则由(9)式得p1=p10,即若加热前,L1中气体的体积等于L2中气体的体积,则加热后L1中气体的压强不变,由(2)式可知加热后L2中气体的压强亦不变.若V10<V20,则由(9)式得p1<p10,即若加热前,L1中气体的体积小于L2中气体的体积,则加热后L1中气体的压强必减小,由(2)式可知加热后L2中气体的压强必增大.若V10>V20,则由(9)式得p1>p10,即若加热前, L1中气体的体积大于L2中气体的体积,则加热后L1中气体的压强必增大,由(2)式可知加热后L2中气体的压强必减小.评分标准:本题 20 分.得到(l)式和(2)式或得到(3)得3分,得到(8)式得3分,得到(9)式得8分,最后结论得6 分.16.参考解答:(i)图1为卫星和碎片运行轨道的示意图.以v1表示碰撞前卫星作圆周运动的速度,以M表示地球E的质量,根据万有引力定律和牛顿定律有(1)式中G是引力常量.由(l)式得(2)以v2表示刚要碰撞时太空碎片的速度,因为与卫星发生碰撞时,碎片到地心的距离等于卫星到地心的距离,根据题意,太空碎片作椭圆运动的总能量(3)式中a为椭圆轨道的半长轴.由(3)式得(4)卫星和碎片碰撞过程中动量守恒,有m1v1-m2v2=(m1+m2)v (5)这里v是碰后二者结合成的物体(简称结合物)的速度.由(5)式得(6)由(2)、(4)、(6)三式并代人有关数据得(7)结合物能否撞上地球,要看其轨道(椭圆)的近地点到地心的距离r min,如果r min<R,则结合物就撞上地球.为此我们先来求结合物轨道的半长轴a′.结合物的总能量(8)代人有关数据得 a′=5259km (9)结合物轨道的近地点到地心的距离r min=2a′-(R+h)=3347km<R (10)据此可以判断,结合物最后要撞上地球.(ii)解法一在极坐标中讨论.取极坐标,坐标原点在地心处,极轴由北极指向南极,如图2所示.碰撞点在北极上空,是椭圆轨道的远地点,结合物轨道的椭圆方程(11)式中e是偏心率,p是椭圆的半正焦弦,远地点到地心的距离r max=R+h (12)由解析几何有(13)在轨道的近地点,r=r min,θ=0,由(11)式得p=r min(1+e)(=4563km) (14)或有p=r max(1-e) (15)在结合物撞击地球处;r=R,由(11)式有(16)或(17)代人有关数据可得cosθ=-0.7807 (18)θ=141.32° (19)这是在北纬51.32°.评分标准:本题20分.第(i)小题12分.(1)或(2)、(3)或(4)、(5)或(6)式各2 分,(8)式3分,(10)式3分.第(ii)小题8分.(11)、(12)、(13)、(14)或(15)、(16)或(17)式各l分,(19)式2分(答案在141°到142°之间的都给2分),正确指出纬度给l分.解法二在直角坐标中讨论.取直角坐标系,以椭圆的对称中心为坐标原点O, x轴通过近地点和远地点并由远地点指向近地点,如图3所示.结合物轨道的椭圆方程是(20)式中a'、b'分别为结合物椭圆轨道的半长轴和半短轴.远地点到地心的距离r max=R+h (21)根据解析几何,若c为地心与坐标原点间的距离,c=r max-a'(=1912km) (22)而(23)注意到a'由(9)式给出,得b'=4899km (24)结合物撞击地面处是结合物的椭圆轨道与地面的交点,设该处的坐标为x p和y p,则有x p=Rcosθ+c (25)y p=Rsinθ (26)式中θ为从地心指向撞击点的矢经与x方向的夹角.因撞击点在结合物的轨道上,将(24)、(25)式代入轨道方程(20)式,经整理得R2(b′2-a′2)cos2θ+2b′2cRcosθ-a′2b′2+a′2R2=0 (27)引人以下符号并代人有关数据得α=R2(b′2-a′2)=(-1484×1011km)β=2b′2cR(=5846×1011km).γ=b′2c2-a′2b′2+a′2R2(=5465×1011km)代入(27)式得αcos2θ+βcosθ+γ=0 (28)解得(29)舍掉不合理的答案,得cosθ=-0.7807 (30)θ=141.32°(31)这是在北纬51.32°.评分标准:(20)、(21)、(22)、(23)或(24)、(27)式各l分,(31)式2分(答案在141°到142°之间的都给2分),正确指出纬度给1分.。
高中物理竞赛试题及答案

高中物理竞赛试题及答案一、选择题(每题3分,共30分)1. 根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用力成正比,与物体的质量成反比。
如果一个物体的质量是另一个物体的两倍,且受到相同大小的力,那么第一个物体的加速度是第二个物体加速度的多少?A. 1/2B. 2C. 1/4D. 4答案:A2. 光在真空中的速度是多少?A. 299,792,458 m/sB. 299,792,458 km/sC. 299,792,458 cm/sD. 299,792,458 mm/s答案:A3. 电容器的电容是由什么决定的?A. 电容器的电压B. 电容器的电荷C. 电容器的板间距D. 电容器的板面积和介质常数答案:D4. 以下哪个选项是描述电磁波的?A. 需要介质传播B. 传播速度取决于介质C. 可以在真空中传播D. 速度总是比光速慢答案:C5. 一个物体从静止开始自由下落,其下落的加速度是多少?A. 9.8 m/s²B. 10 m/s²C. 11 m/s²D. 12 m/s²答案:A6. 根据热力学第一定律,系统内能的增加等于系统吸收的热量与系统对外做的功之和。
如果一个系统吸收了100焦耳的热量,同时对外做了50焦耳的功,那么系统内能增加了多少?A. 50 JB. 100 JC. 150 JD. 200 J答案:A7. 以下哪个选项是描述绝对零度的?A. 物体内分子运动完全停止的温度B. 物体内分子运动速度最快的温度C. 物体内分子运动速度最慢的温度D. 物体内分子运动速度为零的温度答案:A8. 在电路中,电流的方向是如何定义的?A. 从负极流向正极B. 从正极流向负极C. 从电源流向负载D. 从负载流向电源答案:B9. 以下哪个选项是描述波长、频率和波速的关系的?A. 波长× 频率 = 波速B. 波长÷ 频率 = 波速C. 波长 + 频率 = 波速D. 波长 - 频率 = 波速答案:A10. 一个物体在水平面上以恒定速度运动,其运动状态是:A. 静止B. 匀速直线运动C. 变速运动D. 无法确定答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 根据牛顿第三定律,作用力和反作用力大小________,方向________。
全国高中物理竞赛试题及答案

全国高中物理竞赛试题及答案全国应用物理竞赛试题一、选择题(每小题2分,共20分):1.2009年的诺贝尔物理学奖由三人分享,其中在光纤通信技术方面做出原创性工作而被称为“光纤之父”的美籍华人是()A。
钱永健 B。
朱棣文 C。
高锟 D。
丁肇中2.晴朗无风的早晨,当飞机从空中飞过,在蔚蓝的天空中会留下一条长长的“尾巴”,如图1所示,这种现象俗称为“飞机拉烟”。
产生这一现象的原因之一是飞机在飞行过程中排出的暖湿气体遇冷所致。
在这一过程中,暖湿气体发生的物态变化是()A。
熔化 B。
液化 C。
蒸发 D。
升华3.2010年1月2日起,我国北方大部分地区遭大范围降雪天气袭击。
大雪严重影响了民航、铁路和高速公路等交通,如图2所示。
在遇到这种天气时,为了尽快清除积雪,常用的办法是撒“融雪盐”,这是因为()A。
“融雪盐”与少量水发生化学反应,产生的热量使周围的冰雪熔化B。
“融雪盐”产生“保暖层”,使冰雪吸收足够的“地热”而熔化C。
使雪形成“含融雪盐的雪”,“含融雪盐的雪”熔点低于当地温度,使雪熔化D。
“融雪盐”有利于冰雪对阳光的吸收,从而加快冰雪的熔化4.XXX发现户外地面以上的冬季供热管道每隔一段距离总呈现型,如图3所示。
其主要原因是()A。
为了避开行人和建筑物B。
为了美观C。
为了避免管道因热胀冷缩导致的损坏D。
为了方便工人师傅安装和检修5.体操、投掷、攀岩等体育活动都不能缺少的“镁粉”,它的学名是碳酸镁。
体操运动员在杠前都要在手上涂擦“镁粉”,其目的是A。
仅仅是为了利用“镁粉”吸汗的作用,增加手和器械表面的摩擦而防止打滑B。
仅仅是为了利用手握着器械并急剧转动时“镁粉”能起到衬垫作用,相当于在中间添加了一层“小球”做“滚动摩擦”C。
仅仅是为了利用“镁粉”填平手掌的褶皱和纹路,使手掌与器械的接触面积增大,将握力变得更加实在和均匀D。
上述各种功能都有6.XXX同学家中的墙壁上竖直悬挂着一指针式电子钟,当其因电池电能不足而停止时。
全国中学生(高中)物理竞赛初赛试题(含答案)

全国中学生(高中)物理竞赛初赛试题(含答案)一、选择题1. 下列哪个物理量在单位时间内保持不变?A. 加速度B. 速度C. 力D. 动能答案:B解析:速度是物体在单位时间内移动的距离,因此在单位时间内保持不变。
2. 一个物体在水平面上做匀速直线运动,下列哪个力是物体所受的合力?A. 重力B. 支持力C. 摩擦力D. 合力为零答案:D解析:物体做匀速直线运动时,所受的合力为零,即所有力的矢量和为零。
3. 下列哪个物理现象是光的折射?A. 镜子成像B. 光在水中的传播速度变慢C. 彩虹D. 光在空气中的传播速度变快答案:C解析:彩虹是光的折射现象,光在通过水滴时发生折射,形成七彩的光谱。
4. 下列哪个物理量是描述物体旋转状态的?A. 速度B. 加速度C. 角速度D. 力答案:C解析:角速度是描述物体旋转状态的物理量,表示物体在单位时间内旋转的角度。
5. 下列哪个物理现象是光的干涉?A. 镜子成像B. 光在空气中的传播速度变慢C. 彩虹D. 双缝干涉答案:D解析:双缝干涉是光的干涉现象,光通过两个狭缝后发生干涉,形成明暗相间的条纹。
二、填空题1. 物体在匀速直线运动时,所受的合力为零,即所有力的矢量和为零。
这个原理称为__________。
答案:牛顿第一定律解析:牛顿第一定律指出,物体在不受外力作用时,将保持静止或匀速直线运动状态。
2. 光在真空中的传播速度为__________m/s。
答案:3×10^8解析:光在真空中的传播速度是一个常数,为3×10^8m/s。
3. 下列哪个物理现象是光的衍射?A. 镜子成像B. 光在水中的传播速度变慢C. 彩虹D. 光通过狭缝后发生弯曲答案:D解析:光通过狭缝后发生弯曲的现象称为光的衍射,是光波与障碍物相互作用的结果。
4. 物体在匀速圆周运动时,所受的向心力大小为__________。
答案:mv^2/r解析:物体在匀速圆周运动时,所受的向心力大小为mv^2/r,其中m为物体质量,v为物体速度,r为圆周半径。
高中物理竞赛(详细答案)

高中物理竞赛试 题 卷考生须知:● 本卷分卷Ⅰ和卷Ⅱ,卷Ⅰ卷Ⅱ均做在答题卷上,满分140分,竞赛时间2小时。
● 姓名、报名号和所属学校必须写在首页左侧指定位置,写在其他地方者按废卷论。
●本卷g=10m/s 2卷Ⅰ一、单项选择题(每题8分,共48分)1、如图,O 是一固定的点电荷,另一点电荷P 从很远处以初速度0v 射入点电荷O 的电场,在电场力作用下的运动轨迹是曲线MN 。
a 、b 、c 是以O 为中心,c b a R R R 、、为半径画出的三个圆,a b b c R R R R -=-。
1、2、3、4为轨迹MN 与三个圆的一些交点。
以12W 表示点电荷P 由1到2的过程中电场力做的功的大小,34W 表示由3到4的过程中电场力做的功的大小,则1、2、 3A .34122W W =B .34122W W >C .P 、Q 两电荷可能同号,也可能异号D .P 的初速度方向的延长线与O 之间的距离可能为零2.如图,在00>>y x 、的空间中有恒定的匀强磁场,磁感强度的方向垂直于oxy 平面向里,大小为B 。
现有一质量为m 电量为q 的带电粒子,在x 轴上到原点的距离为0x 的P 点,以平行于y 轴的初速度射入此磁场,在磁场作用下沿垂直于y 轴的方向射出此磁场。
不计重力的影响。
由这些条件可知,A .不能确定粒子通过y 轴时的位置B .不能确定粒子速度的大小C .不能确定粒子在磁场中运动所经历的时间D .以上三个判断都不对3、如图,在正六边形的a 、c 两个顶点上各放一带正电的点电荷,电量的大小都是1q ,在b 、d 两个顶点上,各放一带负电的点电荷,电量的大小都是2q ,21q q >。
已知六边形中心O点处的场强可用图中的四条有向线段中的一条来表示,它是哪一条?A .1EB .2EC .3ED .4E4、如图所示,竖直放置在匀强磁场中的固定光滑长直导轨,自身的电阻不计。
磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度B =0.5T 。
高中物理竞赛试题及答案

高中物理竞赛试题及答案1. 题目:一物体从静止开始做匀加速直线运动,第3秒内通过的位移为15米,求物体的加速度。
答案:根据匀加速直线运动的位移公式,第3秒内的位移为\(\frac{1}{2}a(3^2) - \frac{1}{2}a(2^2) = 15m\),解得\(a =4m/s^2\)。
2. 题目:一个质量为2kg的物体在水平面上以10m/s的速度做匀速直线运动,若受到一个大小为5N的水平力作用,求物体的加速度。
答案:根据牛顿第二定律,\(F = ma\),所以\(a = \frac{F}{m} =\frac{5N}{2kg} = 2.5m/s^2\)。
3. 题目:一个质量为1kg的物体从10m高处自由下落,忽略空气阻力,求物体落地时的速度。
答案:根据自由落体运动的公式,\(v^2 = 2gh\),代入\(g =9.8m/s^2\)和\(h = 10m\),解得\(v = \sqrt{2 \times 9.8 \times 10} = 14.1m/s\)。
4. 题目:一物体在水平面上以10m/s的速度做匀速圆周运动,半径为5m,求物体所受的向心力。
答案:根据向心力公式,\(F = \frac{mv^2}{r}\),代入\(m = 1kg\),\(v = 10m/s\),\(r = 5m\),解得\(F = \frac{1 \times 10^2}{5}= 20N\)。
5. 题目:一物体从高度为20m的斜面顶端以10m/s的初速度滑下,斜面倾角为30°,求物体滑到斜面底端时的速度。
答案:根据能量守恒定律,\(mgh + \frac{1}{2}mv_0^2 =\frac{1}{2}mv^2\),代入\(g = 9.8m/s^2\),\(h = 20m\),\(v_0 = 10m/s\),\(\theta = 30°\),解得\(v = \sqrt{2gh\cos\theta + v_0^2} = \sqrt{2 \times 9.8 \times 20 \times\frac{\sqrt{3}}{2} + 10^2} = 22.6m/s\)。
第13届全国中学生物理竞赛决赛试题及参考答案

第13届全国中学生物理竞赛决赛试题及参考答案第13届全国中学生物理竞赛决赛试题一、在航天飞船上,如图所示,有一个长度20l cm =的圆筒,绕着与筒的长度方向相垂直的轴OO ′以恒定的转速100/min r ω=旋转。
筒的近轴端离开轴线OO ′的距离为10d cm =,筒内装满非常粘稠、密度为31.2/g cm ρ=的液体。
有一颗质量为 1.0m mg '=、密度31.5/g cm ρ'=的粒子从圆筒的正中部释放(释放时粒子相对于圆筒为静止),试求该粒子在到达筒端的过程中克服液体的粘滞阻力所作的功。
如果这个粒子的密度是31.0/g cm ρ''=,其他条件均不变,则粒子在到达筒端的过程中克服粘滞阻力所作的功又是多少?二、如图所示,A 1和A 2是两块面积很大、互相平行又相距较近的带电金属板,相距为d ,两板间的电势差为U 。
同时,在这两板间还有方向与均匀电场正交而垂直纸面向外的均匀磁场。
一束电子通过左侧带负电的板A 1上的小孔,沿垂直于金属板的方向射入,为使该电子束不碰到右侧带正电的板A 2,问所加磁场的磁感应强度至少要多大?设电子所受到的重力及从小孔进入时的初速度均可不计。
三、已知基态He +的电离能为54.4E eV =。
(1)为使处于基态的He +进入激发态,入射光子所需的最小能量应为多少?(2)He +从上述最低激发态跃迁返回基态时,如考虑到该离子的反冲,则与不考虑反冲相比,它所发射的光子波长的百分变化有多大?(离子He +的能级E n 与n 的关系和氢原子能级公式类似。
电子电荷取191.610C -?,质子和中子质量均取271.6710kg -?。
在计算中,可采用合理的近似)。
四、直立的气缸内装有一定质量的理想气体。
每摩尔这种气体的内能是3/2E RT =,其中R 为气体普通常量,T 为热力学温度。
质量7.00M kg =的活塞与一倔强系数300/k N m =的轻质弹簧相连,弹簧的下端固定在气缸底部,如图所示。
高中物理竞赛试题汇编及答案

高中物理竞赛试题汇编及答案试题一:力学基础题目描述:一个质量为 \( m \) 的物体,从静止开始,以加速度 \( a \) 做匀加速直线运动。
经过时间 \( t \) 后,求物体的位移 \( s \) 和最终速度 \( v \)。
答案:根据匀加速直线运动的基本公式,位移 \( s \) 可由以下公式计算:\[ s = \frac{1}{2} m a t^2 \]最终速度 \( v \) 可由以下公式计算:\[ v = a t \]试题二:电磁学题目描述:一个长为 \( L \) 的导线,以速度 \( v \) 在垂直于导线方向的匀强磁场 \( B \) 中移动。
求导线两端的感应电动势 \( E \)。
答案:根据法拉第电磁感应定律,感应电动势 \( E \) 可由以下公式计算:\[ E = B L v \]试题三:热力学题目描述:一个理想气体,其初始体积为 \( V_1 \),初始温度为 \( T_1 \)。
气体经历一个等压过程,最终体积变为 \( V_2 \)。
求最终温度\( T_2 \)。
答案:根据理想气体定律和等压过程的性质,最终温度 \( T_2 \) 可由以下公式计算:\[ T_2 = \frac{V_1}{V_2} T_1 \]试题四:光学题目描述:一束平行光通过一个焦距为 \( f \) 的凸透镜,求透镜另一侧的光斑直径 \( d \)。
答案:根据凸透镜的成像原理,光斑直径 \( d \) 可由以下公式计算:\[ d = 2f \]试题五:现代物理题目描述:一个电子在电场 \( E \) 中从静止开始加速。
求电子在 \( x \) 距离后的速度 \( v \)。
答案:根据动能定理,电子在 \( x \) 距离后的速度 \( v \) 可由以下公式计算:\[ \frac{1}{2} m v^2 = e E x \]\[ v = \sqrt{\frac{2 e E x}{m}} \]结束语:以上试题涵盖了高中物理竞赛中的力学、电磁学、热力学、光学和现代物理等基础知识点,通过这些题目的练习,可以加深学生对物理概念的理解和应用能力。
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法拉第电磁感应定律。
楞次定律。
自感系数。
互感和变压器。
6、交流电
交流发电机原理。交流电的最大值和有效值。
纯电阻、纯电感、纯电容电路。
整流和滤波。
三相交流电及其连接法。感应电动机原理。
7、电磁振荡和电磁波
电磁振荡。振荡电路及振荡频率。
电磁场和电磁波。电磁波的波速,赫兹实验。
电磁波的发射和调制。电磁波的接收、调谐,检波。
全国高中物理竞赛历年试题与详解答案汇编
———广东省鹤山市纪元中学
2014年5月
全国中学生物理竞赛提要
编者按:按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第九次全体会议的建议,由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原则的规定,结合我国目前中学生的实际情况,制定了《全国中学生物理竞赛内容提要》,作为今后物理竞赛预赛和决赛命题的依据,它包括理论基础、实验基础、其他方面等部分。其中理论基础的绝大部分内容和国家教委制订的(全日制中学物理教学大纲》中的附录,即 1983年教育部发布的《高中物理教学纲要(草案)》的内容相同。主要差别有两点:一是少数地方做了几点增补,二是去掉了教学纲要中的说明部分。此外,在编排的次序上做了一些变动,内容表述上做了一些简化。1991年2月20日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩大会议讨论通过并开始试行。1991年9月11日在南宁由全国中学生物理竞赛委员会第10次全体会议正式通过,开始实施。
功能原理。机械能守恒定律。
碰撞。
6、流体静力学
静止流体中的压强。
浮力。
7、振动
简揩振动。振幅。频率和周期。位相。
振动的图象。
参考圆。振动的速度和加速度。
由动力学方程确定简谐振动的频率。
阻尼振动。受迫振动和共振(定性了解)。
8、波和声
横波和纵波。波长、频率和波速的关系。波的图象。
波的干涉和衍射(定性)。
声波。声音的响度、音调和音品。声音的共鸣。乐音和噪声。
热 学
1、分子动理论
原子和分子的量级。
分子的热运动。布朗运动。温度的微观意义。
分子力。
分子的动能和分子间的势能。物体的内能。
2、热力学第一定律
热力学第一定律。
3、气体的性质
热力学温标。
理想气体状态方程。普适气体恒量。
理想气体状态方程的微观解释(定性)。
液体中的电流。法拉第电解定律。
气体中的电流。被激放电和自激放电(定性)。
真空中的电流。示波器。
半导体的导电特性。P型半导体和N型半导体。
晶体二极管的单向导电性。三极管的放大作用(不要求机理)。
超导现象。
4、磁场
电流的磁场。磁感应强度。磁感线。匀强磁场。
安培力。洛仑兹力。电子荷质比的测定。质谱仪。回旋加速器。
2、近代物理的一些重大成果和现代的一些重大信息。
3、一些有重要贡献的物理学家的姓名和他们的主要贡献。
参考资料:
1、全国中学生物理竞赛委员会办公室主编的历届《全国中学生物理竞赛参考资料》。
2、人民教育出版社主编的《高级中学课本(试用)物理(甲种本)》。
第30届全国中学生物理竞赛预赛试卷与答案
本卷共16题,满分200分.
A. B. C. D.
4.由玻尔理论可知,当氢原子中的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时,有可能
A. 发射出光子,电子的动能减少,原子的势能减少
B. 发射出光子,电子的动能增加,原子的势能减少
C. 吸收光子,电子的动能减少,原子的势能增加
D. 吸收光子,电子的动能增加,原子的势能减少
5. 图示两条虚线之间为一光学元件所在处,AB为其主光轴.P是一点光源,其傍轴光线通过此光学元件成像于Q点.该光学元件可能是
一、选择题.本题共5小题,每小题6分.在每小题给出的4个选项中,有的小题只有一项符合题意,有的小题有多项符合题意.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分.
1.下列说法正确的是:
A.一束单色光从真空射入 时,在玻璃表面处发生折射现象,这与光在玻璃中的传播速度不同于在真空中的传播速度有关
ii.有一块横截面为矩形的长板,长度在81cm与82cm之间,宽度在5cm与6cm之间,厚度在1cm与2cm之间.现用直尺(最小刻度为mm)、卡尺(游标为50分度)和千分尺(螺旋测微器)去测量此板的长度、宽度和厚度,要求测出后的最后一位有效数字是估读的.试设想一组可能的数据天灾下面的空格处.板的长度_______________cm,板的宽度_______________cm,板的厚度_______________cm,
A. 若A、B两板不平行,则u< u0
B.若A板面积很小,B板面积很大,则u< u0
C.若A、B两板间的距离很大,则u< u0
D.不论A、B两板是否平行、两板面积大小及两板间距离多少,u都等于u0
3.α粒子和β粒子都沿垂直于磁场的方向射入同一均匀磁场中,发现这两种粒子沿相同半径的圆轨道运动.若α粒子的质量是m1,β粒子的质量是m2,则α粒子与β粒子的动能之比是
B.白纸上有两个非常靠近的小黑斑,实际上是分开的,没有重叠部分.但通过某一显微镜所成的象却是两个连在一起的没有分开的光斑,这与光的衍射现象有关
C.雨后虹的形成与光的全反射现象有关
D.老年人眼睛常变为远视眼,这时近处物体通过眼睛所成的像在视网膜的前方(瞳孔与视网膜之间),故看不清
2. 图中A、B是两块金属板,分别与高压直流电源的正负极相连.一个电荷量为q、质量为m的带正电的点电荷自贴近A板处静止释放(不计重力作用).已知当A、B两板平行、两板的面积很大且两板间的距离较小时,它刚到达B板时的速度为u0,在下列情况下以u表示点电荷刚到达B板时的速度
光 学
1、几何光学
光的直进、反射、折射。全反射。
光的色散。折射率与光速的关系。
平面镜成像。球面镜成像公式及作图法。薄透镜成像公式及作图法。
眼睛。放大镜。显微镜。望远镜。
2、波动光学
光的干涉和衍射(定性)
光谱和光谱分析。电磁波谱。
3、光的本性
光的学说的历史发展。
光电效应。爱因斯坦方程。
波粒二象性。
原子和原子核
三、计算题.计算题的解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后结果的不能得分.有数值计算的,答案中必须明确写出数值和单位.
11.(20分)在水平地面某处,以相同的速率v0用不同的抛射角分别抛射两个小球A和B,它们的射程相同.已知小球A在空中运行的时间为TA,求小球B在空中运行的时间TB.重力加速度大小为g,不考虑空气阻力.
万有引力定律。均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式(不要求导出)。开普勒定律。行星和人造卫星的运动。
3、物体的平衡
共点力作用下物体的平衡。力矩。刚体的平衡。重心。
物体平衡的种类。
4、动量
冲量。动量。动量定理。
动量守恒定律。
反冲运动及火箭。
5、机械能
功和功率。动能和动能定理。
重力势能。引力势能。质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式(不要求导出)。弹簧的弹性势能。
A.薄凸透镜
B.薄凹透镜
C.凸球面镜
D.凹球面镜
二、填空题和作图题.只要给出结果,不需写出求得结果的过程.
6.(8分)国际上已规定133Cs原子的频率f=9192631770Hz(没有误差).这样,秒的定义______________________________.国际上已规定一个公认的光速值c=299792458m/s(没有误差).长度单位由时间单位导出,则米定义为______________________________.
3、有些没有见过的仪器。要求能按给定的使用说明书正确使用仪器。例如:电桥、电势差计、示波器、稳压电源、信号发生器等。
4、除了国家教委制订的《全日制中学物理教学大纲》中规定的学生实验外,还可安排其它的实验来考查学生的实验能力,但这些实验所涉及到的原理和方法不应超过本提要第一部分(理论基础),而所用仪器就在上述第2、3指出的范围内。
一、理论基础
力 学
1、运动学
参照系。质点运动的位移和路程,速度,加速度。相对速度。
矢量和标量。矢量的合成和分解。
匀速及匀速直线运动及其图象。运动的合成。抛体运动。圆周运动。
刚体的平动和绕定轴的转动。
2、牛顿运动定律
力学中常见的几种力
牛顿第一、二、三运动定律。惯性参照系的概念。
摩擦力。
弹性力。胡克定律。
1、原子结构
卢瑟福实验。原子的核式结构。
玻尔模型。用玻尔模型解释氢光谱。玻尔模型的局限性。
原子的受激辐射。激光。
2、原子核
原子核的量级。
天然放射现象。放射线的探测。
质子的发现。中子的发现。原子核的组成。
核反应方程。
质能方程。裂变和聚变。
基本粒子。
数学基础
1、中学阶段全部初等数学(包括解析几何)。
2、矢量的合成和分解。极限、无限大和无限小的初步概念。
固体的升华。
空气的湿度和湿度计。露点。
7、热传递的方式
传导、对流和辐射。
8、热膨胀
热膨胀和膨胀系数。
电 学
1、静电场
库仑定律。电荷守恒定律。
电场强度。电场线。点电荷的场强,场强叠加原理。均匀带电球壳壳内的场强和壳外的场强公式(不要求导出)。匀强电场。
电场中的导体。静电屏蔽。
电势和电势差。等势面。点电荷电场的电势公式(不要求导出)。电势叠加原理。均匀带电球壳壳内和壳外的电势公式(不要求导出)。
理想气体的内能。
理想气体的等容、等压、等温和绝热过程(不要求用张力系数。
浸润现象和毛细现象(定性)。
5、固体的性质
晶体和非晶体。空间点阵。
固体分子运动的特点。